Inge Vierth
Joakim Ahlberg
Annelie Carlsson
Magnus Landergren
Jan-Erik Swärdh
Åsa Wikberg
Elanvändning för längre och tyngre tåg
Sammanfattning av resultat, erfarenheter och
lärdomar från ELVIS-demonstrationsprojekt
VTI notat 13-2015 | Elanvändning för längr e och tyngr www.vti.se/publikationerVTI notat 13-2015
Utgivningsår 2015
VTI notat 13-2015
Elanvändning för längre och tyngre tåg
Sammanfattning av resultat, erfarenheter och
lärdomar från demonstrationsprojektet ELVIS
Inge Vierth
Joakim Ahlberg
Annelie Carlsson
Magnus Landergren
Jan-Erik Swärdh
Åsa Wikberg
Diarienr: 2011/0238-21
Omslagsbilder: Pernilla Wahlman, Peter Berggren Tryck: LiU-Tryck, Linköping 2015
Förord
Denna rapport är slutrapporten i ELVIS-demonstrationsprojektet för längre och tyngre tåg. Rapporten syftar till att sammanfatta resultat och erfarenheter i de tidigare delrapporterna. I den första del-rapporten (VTI notat 13-2013) inventeras studier och försök med längre och tyngre godståg, studier genomförda sedan början på 1990-talet i Sverige. I den andra delrapporten (VTI rapport 828) ligger tyngdpunkten på nuvarande förutsättningar och försök med längre godståg på sträckan Gävle–
Hallsberg–Malmö. Den tredje delrapporten (VTI rapport 829) avser mätningen av elanvändningen för virkestransporter på sträckan Mora–Borlänge–Gävle. Den fjärde rapporten (VTI notat 24-2014), som publicerades i augusti 2014 ersätts av denna rapport då ELVIS-projektet förlängdes till 1 april 2015. Försöket på sträckan Mora-Gävle utökades och två ytterligare delprojekt genomfördes. Ett delprojekt avser SCA:s transporter mellan Holmsund/Umeå och Skövde och Skövde och Holmsund och det andra avser Trafikverkets databaser på området. Därutöver har Scandfibre Logistics (SFL) och Trafik-verket undersökt möjligheterna för att köra fler längre godståg på sträckan Hallsberg–Malmö.
Projektet genomfördes av VTI, Linköpings universitet, Trafikverket, branschorganisationen Skogs-industrierna, Stora Enso Logistics, Stora Enso Skog, SCA Skog, SCA Transforest1, Scandfibre
Logistics och deras samarbetspartners inom ramen för Fas 1 av Energimyndighetens Program för Energieffektivisering inom transportsektorn hösten 2011 till våren 2015. Organisationer och personer som har arbetat i ELVIS-projektet är Skogsindustrierna (Karolina Boholm och Helena Sjögren), Stora Enso Logistics: Stig Wiklund och Anders Clason, Stora Enso Skog (Jörgen Olofsson), Trätåg (Olle Pettersson), SCA Skog (Morgen Yngvesson och Mattias Mörtberg), SCA Logistics (Peter Eriksson), Scandfibre Logistics (Börje Eliasson och Pär Sund), Trafikverket (Anders Ekmark, Bengt Palm och Björn Ållebrand), Linköpings universitet (Johanna Törnquist Kraseman), VTI (Joakim Ahlberg, Annelie Carlsson, Olle Eriksson, Mattias Haraldsson, Magnus Landergren, Jan-Erik Swärdh, Åsa Wikberg och Inge Vierth), Green Cargo (Bengt-Åke Johansson) och Rush Rail (Peter Öhrn och Jakob Hagstedt).
Författarna tackar Piotr Lukaszewicz för synpunkter till en tidigare version av rapporten och Monica Lomark för språk- och layoutgranskningen.
Stockholm, mars 2015
Inge Vierth, Projektledare
Kvalitetsgranskning
Intern peer review har genomförts 26 mars 2015 av Johan Nyström. Författarna har genomfört justeringar av slutligt rapportmanus 27 mars 2015. T.f. forskningschef Mattias Viklund har därefter granskat och godkänt publikationen för publicering 30 mars 2015. De slutsatser och
rekommendationer som uttrycks är författarnas egna och speglar inte nödvändigtvis myndigheten VTI:s uppfattning.
Process for quality review
Internal peer review was performed on 26 March 2015 by Johan Nyström. The authors have made alterations to the final manuscript of the report 27 March 2015. The acting research director Mattias Viklund examined and approved the report for publication on 30 March 2015. The conclusions and recommendations expressed are the authors’ and do not necessarily reflect VTI’s opinion as an authority.
Innehållsförteckning
Sammanfattning ...7
Summary ...9
1. Inledning ...11
2. Genomförda försök och utredningar ...13
2.1. Före ELVIS-projektet ...13
2.2. Andra studier under ELVIS-projektets projekttid ...15
2.3. Slutsatser ...16
3. Fallstudie ”SFL:s längre tåg Gävle-Malmö” ...17
3.1. Nuvarande förutsättningar ...17
3.2. Tåglägen Gävle–Malmö ...17
3.3. Elanvändning ...19
3.4. Samhällsekonomi ...22
3.5. Slutsatser ...23
4. Fallstudie ”SCA:s längre tåg Holmsund-Skövde-Holmsund ...24
4.1. Data ...24
4.2. Variabler...25
4.3. Modeller ...28
4.4. Resultat och analys ...29
Resultat ...29
Analys ...29
4.5. Förslag på framtida forskning ...30
5. Fallstudie ”Tyngre tåg” ...31
5.1. Byten av fall ...31
Trätågs virkestransporter från Ljusdal till Gävle (Alternativ A) ...31
SCA:s virkestransporter till kusten i Norrbotten och Västerbotten (Alt. B) ...31
Virkestransporter: Mora–Gävle (Alternativ C) ...32
5.2. Virkestransporter: Mora–Gävle ...32 Försök 2013/2014 ...32 Försök 2015 ...34 5.3. Slutsatser ...38 6. Trafikverkets databaser ...40 6.1. EIserver ...40 6.2. Opera ...42 6.3. BIS ...43 6.4. Slutsatser ...43 7. Andra erfarenheter ...45 8. Sammanfattande slutsatser ...46 Referenser ...49
Sammanfattning
Elanvändning för längre och tyngre tåg – Sammanfattning av resultat, erfarenheter och lärdomar från demonstrationsprojektet ELVIS
av Inge Vierth (VTI), Joakim Ahlberg (VTI), Annelie Carlsson (VTI), Magnus Landergren (VTI), Jan-Erik Swärdh (VTI) och Åsa Wikberg (VTI)
ELVIS-demonstrationsprojekt syftar till att analysera hur godstransporterna på järnväg kan
effektiviseras. Hypoteserna är att transporterna kan effektiviseras genom att använda längre respektive tyngre godståg, genom att genomföra elbesparande åtgärder samt att det kan finnas andra typer av nyttor för företagen och hela samhället som exempelvis ett bättre utnyttjande av spårkapaciteten. I denna rapport sammanfattas resultat och erfarenheter från tre tidigare delrapporter framtagna inom ramen för projektet.
Första delrapporten innehåller en inventering av tidigare genomförda utredningar och försök med längre och tyngre godståg, Hedström (2013).
I den andra delrapporten kartläggs och utvärderas nuvarande förutsättningar för att använda ett 730 meter långt tåg i stället för dagens maximala tåglängd på 630 meter. Försöket gäller transporter av pappersrullar på sträckan Gävle–Malmö, Carlsson, Törnquist Kraseman och Vierth (2014).
I den tredje delrapporten, Ahlberg (2014), testas hur elanvändningen per bruttotonkilometer kan reduceras genom att använda längre tåg (18 i stället för 16 vagnar) på sträckan Mora– Gävle.
Den fjärde rapporten, Vierth (2014), som publicerades i augusti 2014 ersätts av denna rapport då ELVIS-projektet förlängdes till 1 april 2015 och ytterligare delprojekt genomfördes (se kapitel 4) Försök på sträckan Holmsund-Ånge, kapitel 5) Ytterligare försök på sträckan Mora-Gävle och kapitel 6) Data.
Både vad gäller energieffektiviseringen och möjligheten till effektivare järnvägstransportlösningar generellt drar forskare, företag och Trafikverket slutsatsen att det finns stora behov att kvalitetssäkra de data som tas fram i de befintliga databaserna på Trafikverket. Detta gäller såväl information om elanvändningen som uppgifter om de faktorer som kan påverka elanvändningen, till exempel tågens längd, tågens bruttovikt, antalet stopp, hastighet och topografi. ELVIS-projektet initierade ett följd-projekt som syftade till att inventera och analysera Trafikverkets olika databaser på området. Där har en rad utvecklingsbehov kring datahanteringen uppdagats. Kapitel 6 sammanfattar några observationer och rekommendationer för fortsatt utveckling.
Trots de olika problemen relaterade till data upplever projektgruppen och de involverade organisationerna att man har lärt sig mycket under projektet. Detta gäller såväl lösningen av
intressanta och störande problem samt identifieringen av olika typer av effektiviseringspotentialer som uppstart av följdprojekt med mera. Skogsindustriföretagen och andra varuägare och transportföretag ser möjligheter att minska transportkostnaderna genom att använda längre och tyngre tåg och/eller att effektivisera elanvändningen. Trafikverket ser att längre och tyngre tåg möjliggör att den befintliga järnvägsinfrastrukturen utnyttjas mer effektivt. Trafikverket ser även effektiviseringsmöjligheter genom en konsekvent mätning av elanvändningen och analys av faktorerna som påverkar elanvändningen.
Inom ramen för tre fallstudier genomfördes försök med olika förklarande variabler. I fallet Gävle-Malmö analyseras hur tågets längd, medelhastigheten och antalet tågstopp påverkar elanvändningen per tonkilometer. I fallet Holmsund–Skövde studeras vilken betydelse tågets vikt och längd, färd-riktningen, transporttiden och vädret har för elanvändningen per tåg och per tonkilometer. Vidare testas hur lastade respektive tomma vagnar, inte arbetande lok och olika lokindivider påverkar el-användningen. Fallstudien Mora–Gävle genomfördes i två etapper, i första steget analyseras hur antalet stopp och tågets längd påverkar elanvändningen. I andra steget testas betydelsen av tågets vikt och längd, delsträcka, lokförare och återmatning.
Med hänsyn till fallstudiernas och försökens olika förutsättningar och tyngdpunkter är det svårt att göra direkta jämförelser. Några övergripande slutsatser med avseende på elanvändningen kan dock dras:
Tågets vikt (i antal ton) och längd (antal vagnar) ökar elanvändningen i försöken där detta analyseras.
I vissa försök finns stöd för att det finns skalfördelar, det vill säga att elanvändningen per tonkilometer minskar med ökad tågvikt resp. -längd.
Det saknas uppgifter för att kunna belägga att elanvändningen per tonkilometer ökar med antalet stopp. I försöket Mora–Gävle är sambandet signifikant.
Med- och motvind kan påverka elanvändningen per tonkilometer men här behövs mer detaljerade analyser under kontrollerade former.
Tågets färdriktning påverkar elanvändningen i fallet Holmsund–Skövde men det säger ingenting om den kausala mekanismen.
Lokförarens körstil (bland annat återmatning) påverkar elanvändningen. Detta ses tydligt i försöken på sträckan Mora–Gävle.
Idag tillåts tyngre tåg (med högre axellaster) och större lastprofiler i Sverige än i de flesta andra europeiska länder. Beträffande tågens längd är förhållandet tvärtom, det vill säga grannländerna tillåter längre tåg än Sverige.
Från försöket med längre tåg mellan Gävle och Malmö kan konstateras att det är tekniskt möjligt att trafikera godståg som är längre än 630 meter men att det finns organisatoriska hinder. Att köra längre tåg kräver någon form av uppoffring för systemet och dess aktörer, till exempel i form av längre restider för tågresenärer, och balansgången mellan olika för- och nackdelar är en central fråga. För att utnyttja infrastrukturen effektivare föreslår ELVIS-projektet, som en temporär lösning, användning av dedikerade kanaler för längre godståg i specifika korridorer. Tilldelningen av tåglägen i dessa kanaler kan ske under den ordinarie tilldelningsprocessen. Det skulle dock krävas ett åtagande av Trafikverket att fördela tåglägen på ett flexibelt och för samhället effektivt sätt.
Summary
Electricity consumption of longer and heavier trains -– Summary of results, experiences and lessons learned from the demonstration project ELVIS
by Inge Vierth (VTI), Joakim Ahlberg (VTI), Annelie Carlsson (VTI), Magnus Landergren (VTI), Jan-Erik Swärdh (VTI) and Åsa Wikberg (VTI)
The ELVIS demonstration project aims to analyze how rail freight transports can be performed more efficiently. Hypotheses are that the transport efficiency can be improved by using longer and heavier freight trains and by implementing energy-related measures, and that there may be additional benefits for the companies and the society such as better utilization of the track capacity.
This report summarizes the results and experiences from the three previously produced sub reports.
The first sub report contains an inventory of the previously conducted investigations and trials with longer and heavier freight trains, Hedstrom (2013).
The second sub report describes the current conditions and evaluates the use of a 730 meter long train (instead of the current maximum train length of 630 meters) for the transport of paper rolls about 900 kilometers from Gävle to Malmö, Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014).
The third sub report Ahlberg (2014) refers to timber transports on rail. The experiment with higher axle loads could not be implemented as planned. Instead it was tested how the electricity consumption per gross tonne-kilometer can be reduced by using longer trains (18 instead of 16 cars) on the about 200 kilometers long route between Mora and Gävle.
The fourth sub report, Vierth (2014) that was published in August 2014. This report replaces that the fourth report as the ELVIS-project was extended to 1 April 2015 and additional sub projects were carried out. See chapter 4) Trial Holmsund-Ånge, chapter 5) Trial Mora–Gävle and chapter 6) Data.
In terms of both energy efficiency and overall efficiency for the rail transports researchers, companies and the Transport Administration concluded that there is a big need to secure the quality of the data that is produced. This applies to information about electricity consumption and the factors that possibly affect electricity consumption per (gross) tonne-kilometer, i.e. the train length, the gross weight of the train, number of stops, speed, the driving style, topography etc. The ELVIS project initiated a follow-up project that aims to compile and analyze the Transport Administration’s various databases in this area. The project will provide answers to questions such as what data the various databases contain, how data is collected and stored, for what purpose the data is collected and used, the extent to which data is quality assured and how data from different databases can be linked together.
Despite the various problems related to data, the project team and the involved organizations think that they have learned a lot along the way. This applies both to the solution of interesting and disturbing problems as well as the identification of different efficiency potentials and the start of follow up projects. The forestry companies, that are part of the ELVIS-project, and other shippers and transport companies etc. see opportunities to reduce transport costs by using longer and heavier trains and improving the efficiency of electricity use. The Transport Administration sees that the use of longer and heavier trains makes it possible to use the existing (or slightly expanded) rail infrastructure more efficiently. The Transport Administration sees opportunities to improve energy efficiency by
measuring the electricity consumption and analyzing the affecting factors.
In the context of three case studies, several experiments with different explanatory variables were conducted. In the case study Gävle-Malmö it was analyzed how the length of the train, the average
speed and the number of stops affect the electricity consumption per tonne-kilometer. In the case study Holmsund–Skövde it is studied how important the weight and length of the train, the direction of travel, the transport time and the weather are for the electricity consumption per train and per tonne-kilometer. Furthermore it is tested how loaded the respective empty wagons, non-working locomotives and various individual locomotives affect the electricity consumption. The case study Mora–Gävle was carried out in two stages, in the first stage it is analyzed how the number of stops and the length of the train affect the electricity consumption. In the second stage it is studied how important the weight and length of the train, the part of the route, the drivers’ driving style and the feedback of electricity are.
With regard to the different conditions and priorities in the case studies and experiments, it is difficult to make direct comparisons. Some general conclusions with respect to the use of electricity can be drawn:
The trains’ weight (in tonnes) and length (number of wagons) affect the electricity consumption per tonne-kilometer in the trials where this is tested.
In some trials there is evidence that there are economies of scale, i.e. that the electricity consumption per tonne-kilometer decreases with increased train weigh.t
Due to the lack of data it is not possible to prove that electricity consumption per tonne-km increases with the number of stops. The significant is significant in the trail Mora–Gävle.
Downwind and headwind can influence the electricity consumption per tonne-kilometer, more detailed analyzes under controlled conditions are required in this field.
The train's direction of travel is significant in the Holmsund–Ånge trial but it says nothing about the causal mechanism.
The train driver's driving style (feed back of electricity etc.) affects the energy consumption. This can be seen clearly in the trial Mora–Gävle.
Today Sweden allows heavier trains (with higher axel loads) and larger gauges than most other European countries. Regarding the length of the trains it is the other way around, i.e. neighboring countries Denmark and Germany allow longer trains than Sweden.
In the trial with longer trains between Gävle and Malmö an important conclusion is that it is technically feasible to operate freight trains that are longer than 630 meters, but there are organizational barriers. To run longer trains can require some adaptions of the system and its
operators, i.e. in the form of longer journey times for rail passengers, and the balance between the pros and cons is a central issue. To use the infrastructure more efficiently, the ELVIS-project proposes, as a temporary solution, the use of dedicated channels for longer freight trains in specific corridors. The allocation of paths in these channels can be made during the regular track allocation. However, it would require a commitment of Transport Administration to allocate train paths flexibly and effectively for society.
1.
Inledning
En projektgrupp bestående av VTI, Linköpings universitet, Trafikverket, Skogsindustrierna och fem skogsindustriföretag, Stora Enso Logistics, Stora Enso Skog, SCA Skog, SCA Transforest2,
Scandfibre Logistics (SFL), genomförde demonstrationsprojektet ELVIS. Projektet avsåg
användningen av längre och tyngre godståg inom ramen för Fas 1 av Energimyndighetens Program för Energieffektivisering inom transportsektorn hösten 2011 till våren 2015. ELVIS kan utläsas som "el vis" och syftar till att effektivisera järnvägstransporter med eltåg. I projektet studeras effektiviseringar i bredare bemärkelse. Det inkluderar åtgärder som specifikt syftar till att minska elanvändningen per tonkilometer men även aspekter som minskar transportkostnaderna per tonkilometer och utnyttjandet av järnvägsinfrastrukturen.
Från projektansökan beskrivs projektet på följande sätt:
”Projektet syftar till att analysera hur järnvägssystemet kan effektiviseras genom att utnyttja längre eller tyngre godståg. I projektet genomförs två demonstrationsprojekt, ett med längre tåg och ett med tyngre tåg. Dessa kommer att visa teknikens möjligheter och begränsningar, vilka organisatoriska anpassningar som krävs, begränsningar i
infrastruktur etc. Hypoteserna är att det med längre eller tyngre tåg finns möjlighet att göra transporter mer energieffektiva samt att det kan finnas andra typer av nyttor på företags- och samhällsnivå. Detta utvärderas genom att mäta tågens elanvändning och genom att sammanställa alla relevanta nyttor och kostnader i en samhällsekonomisk kalkyl. Dessutom kommer demonstrationsprojekten att utvärderas från ett nätverksper-spektiv där det analyseras hur kapacitetsutnyttjande, övrig trafik, störningskänslighet och
operatörens behov påverkas av tågläge”3.
Under den knappt tre och ett halvt år långa projektperioden mellan hösten 2011 till våren 2014 träffades projektgruppen sammanlagt 20 gånger för att planera och följa upp olika steg i projektet. Fyra delrapporter har tagits fram inom ramen för ELVIS-projektet:
Den första rapporten innehåller en inventering av tidigare genomförda utredningar och försök med längre och tyngre godståg, Hedström (2013).
I den andra rapporten kartläggs nuvarande förutsättningar och utvärderas att använda ett 730 meter långt tåg (i stället för dagens maximala tåglängd på 630 meter) för transporter av pappersrullar på sträckan Gävle–Malmö), Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014). I samband med detta försök tog Vectura fram rapporten Långa tåg - problematik och
utvecklingsscenarier - speciellt fokus på sträckan Gävle–Malmö på uppdrag av Trafikverket
Vectura (2013).
Den tredje rapporten Ahlberg (2014) avser virkestransporter. Det planerade försöket med tyngre tåg, dvs. med STAX4 30 ton i stället för STAX 25 ton, kunde inte genomföras som
planerat. Istället testades hur elanvändningen och transportkostnaderna per tonkilometer kan reduceras genom att använda längre tåg (18 i stället för 16 vagnar) på sträckan Mora–Gävle.5
Den fjärde rapporten (VTI notat 24-2014) (Vierth, I, 2014), som publicerades i augusti 2014 ersätts av denna rapport då ELVIS-projektet förlängdes till 1 april 2015 och två ytterligare delprojekt genomfördes. Ett delprojekt avser SCA:s transporter mellan Holmsund–Skövde, Skövde–Holmsund och de andra Trafikverkets databaser på området. På sträckan Mora–Gävle
2 Numera SCA Logistics.
3 Projektansökan för ELVIS-projektet 2011-04-07. 4 STAX = största tillåtna axellast.
5 Indelningen av försöksprojekten i sådana med ”längre tåg” och sådana med ”tyngre tåg” behölls således inte
konsekvent genom hela projektet. Olika typer av effektiviseringsåtgärder för pappersrullar som går på export och virkestransporter från terminaler till fabriker kunde dock studeras.
har fler försök genomförts. Därutöver har Scandfibre Logistics och Trafikverket undersökt möjligheterna för att köra fler längre godståg på sträckan Hallsberg–Malmö.
Den övergripande slutsatsen från demonstrationsförsöken (demoförsök) för SFL:s. SCA:s och Stora Enso:s transporter på järnväg är bristen på uppmätta resultat, som förklarar hur mycket olika faktorer påverkar elförbrukningen per tonkilometer. Trots det upplever projektgruppen och de involverade organisationerna att man har lärt sig mycket under resans gång. Detta gäller såväl lösningen av olika intressanta och störande problem och identifieringen av olika typer av effektiviseringspotentialer som uppstarten av ytterligare ett mindre delprojekt avseende tillgång till data.
Föreliggande rapport syftar således till att sammanfatta de resultat som har tagits fram och de erfarenheter och lärdomar som projektparterna har gjort. Rapporten inleds med en genomgång av studier på området utanför ELVIS-projektet (kapitel 2), därefter beskrivs nuvarande förutsättningar och demoförsöket med ”längre tåg” (kapitel 3), med olika långa tåg (kapitel 4) och demoförsöket med ”tyngre tåg” (kapitel 5). I kapitel 6 skildras Trafikverkets databaser. Kapitel 7 inventerar ytterligare erfarenheter. I kapitel 8 dras några sammanfattande slutsatser. Tyngdpunkten ligger på resultat och processen. En återkommande fråga är vilka hinder och drivkrafter som finns vid genomförandet av ELVIS-demonstrationsprojekt samt vilka nästa steg som har tagits eller övervägs.
2.
Genomförda försök och utredningar
2.1.
Före ELVIS-projektet
Mellan 1992 och 2008 genomfördes ett begränsat antal konkreta försök och utredningar avseende på längre och tyngre tåg. Genomgången av Hedström (2013) bygger på utredningar som har genomförts av Banverket (numera Trafikverket) i samarbete med bland andra SJ Gods (numera Green Cargo), Jernbaneverket, LKAB, SSAB, Stora Enso och Ovako samt Länsstyrelserna Gävleborg och Dalarna. Enbart vissa delar av försöken dokumenterades. Dessutom är rapporterna svåra att få tillgång till; därför har kompletterande information samlats in via intervjuer. Den bristfälliga dokumentationen av utredningarna bidrar också till att nya studier börjar om från början och inte relaterar till tidigare genomförda arbeten.
Längre tåg
1993/1994 genomförde Banverket och SJ Gods försöket ”1 500 meter långt godståg”, (Banverket, 1994). Två tåg bestående av två RC-lok och ett antal tomvagnar kördes med max 70 km/h mellan Gävle och Borlänge. Första provkörning med ett 840 meter långt tåg utfördes framgångsrikt. Det andra testet med ett 1 480 meter långt tåg gick också utan problem bortsett från ett smärre läckage i
bromssystemet. Frågor rörande rullande materiel och infrastrukturen analyserades. Bland annat konstruerades en alternativ tågplan för ett område som sträcker sig från Ånge/Sundsvall till Skåne respektive Göteborg.
År 2003 genomförde Banverket i samarbete med Green Cargo ”en systemanalys för 750 meter långa godståg” gällande sammanhängande stråk och gränsöverskridande transporter över Öresund och till Norge, (Banverket, 2003). Längder på hanteringsspåren på rangerbangårdarna i Hallsberg, Malmö och Göteborg/Sävenäs och antalet förbigångsspår och mötesspår var kritiska för 750 meter långa tåg. År 2008 genomförde Banverket en utredning inför åtgärdsplaneringen 2010–2021, vilken pekar på en tänkbar utbyggnad av infrastrukturen för att förbättra möjligheten att köra med tyngre, längre och bredare tåg, (Banverket, 2008). Enligt de genomförda överslagsmässiga kalkyler beräknas
investeringar som möjliggör trafikeringen med längre, tyngre eller bredare tåg över lag vara samhälls-ekonomiskt lönsamma. För att 750 meter långa tåg ska kunna köras regelbundet mellan Hallsberg och Malmö uppskattas kostnaderna (för att bygga ut enkelspår och dubbelspår mm) till 175 miljoner kronor i första utbyggnadsfasen och till ca en miljard kronor för att bygga ut till ”full standard”.6
I dagsläget används generellt 750 meter-standarden på tåglängder vid utbyggnader, det finns dock inga sammanhängande stråk som tillåter 750 meter långa tåg. 750 meter-standarden gäller från år 2030 på stamnätet av det Transeuropeiska nätverket för transporter TEN-T.
Tyngre tåg
Det har också genomförts utredningar och försök avseende användningen av tyngre tåg. Ur Tabell 1 framgår att varuägare som transporterar stora mängder tungt gods på järnväg var delaktiga och/eller drivande i projekten.7
I vissa fall var det från början klart att försöken skulle implementeras fullskaligt. Dåvarande Banverket skrev t.ex. en avsiktsförklaring i samband med utvecklingen av Stora Enso:s base port koncept. 8
Konceptet bygger på att större container (SECU-boxar) transporteras på järnväg från Dalarna till Göteborgs hamn och därifrån vidare med lastfartyg till bl. a. Zeebrugge i Belgien. Base port lösningen
6 För mer information se Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014). 7 SSAB, LKAB, Ovaka och Stora Enso m.fl.
möjliggör att det kan transporteras dubbelt så många ton per tåg än i den tidigare lösningen. Över tio år efter omsättningen av konceptet körs det fortfarande som dispenstransport.9
Sammanställningen i Tabell 1 visar att de berörda banorna i första hand är banor som används för godstrafik. Det framgår också att flera uppgraderingar från STAX 22,5 ton till STAX 25 ton (respektive STAX 30 på Malmbanan) har genomförts.
Tabell 1. Sammanställning av genomförda försök avseende tunga tåg.
Projekt/utredning År Partner Resultat
Från STAX 18-20 ton till STAX 22,5 ton för ståltåget Luleå–Borlänge
1992 Banverket, SSAB
Numera STAX 25 ton Från STAX 25 ton till STAX 30 ton
på Malmbanan Luleå/Narvik
1997 Banverket, LKAB
Numera STAX 30 ton Från STAX 22 ton till STAX 25 ton
Hofors/Hällefors
1997 Banverket, SJ Gods, Ovako
Numera STAX 25
Från STAX 22,5 ton till STAX 25 ton Karlstad–Hyltebruk–Fors-Borlänge/Göteborg
2000 Banverket Numera STAX 25
Från STAX 22,5 ton till STAX 30 ton och utökad lastprofil generellt på tungtrafiknät
200010 Banverket,
Stora Enso
Ökning till STAX 25 möjlig men inte till STAX 30 Från STAX 22,5 ton till STAX 25
ton på sträckor med omfattande systemtransporter och utökad lastprofil
2003 Banverket Önskemål lastprofil C på sträckor med STAX 25 ton eller STAX 30 ton
Källa: (Hedström, 2013). Elanvändning
I de nämnda försöken studeras möjligheten att effektivisera industrins transporter och använda järnvägsinfrastrukturen mer effektivt genom att använda längre och tyngre tåg. Elanvändning är dock inte i fokus.
Först i början på 2000-talet blev det möjligt att betala elen baserat på uppmätt användningen. Arlanda Express var år 2002 först med att installera elmätare (utan GPS). På godstransportsidan installerade MTAB/LKAB år 2005 elmätare (med GPS), år 2007/2008 följde Green Cargo och Hector Rail.11
Systemet CATO (Computer Aided Train Operation)12 används bl.a. av MTAB/LKAB på Malmbanan.
CATO fokuserar på den ökade framförhållningen i planeringen av den operativa driften och tillgången till en förbättrad bild av tillståndet i järnvägsnätet, se t.ex. Joborn, Leander, Lidén, & Nordmark (2011)13..
9 Stig, Wiklund, Stora Enso, 2014-06-17.
10 Se Banverket, Systemanalys tunga godståg. Underlagsrapport från Godstrafikgruppen. Projekt
Banhållningsplan Rapport 2002-08-22 och Banverket, STAX 25 ton på sträckan Borlänge/Göteborg. Rapport 6.1. Augusti 2002.
11 Björn Ållebrand, Trafikverket 2014-06-23. För mer information se avsnitt 3.1 i denna rapport och avsnitt 2.3.1
till 2.3.5 i Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014).
12 Se http://www.transrail.se/cato.php?lang=sv.
En del forskning har också genomförts om tågtrafikering och dess elanvändning. I Sverige har forskare på KTH fokuserat på persontrafik och studerat effekten av hastighet, typ av tåg, vilken trafik-intensitet som finns på spåren när tåget kör (Andersson & Lukaszewicz, 2006) och vilken
elanvändning som fås per säte för moderna respektive äldre tåg (Lukaszewicz & Andersson, 2009). Vidare studerade Lukaszewicz (2001) hur godstågens elförbrukning påverkas av olika
tåg-sammansättningar (t ex typ och följd av vagnar) och hur olika typer av vagnar i malmtågen påverkar färdmotstånden. EU-projektet TOSCA identifierade tekniker och bränslen för att minska emissioner av växthusgaser relaterade till järnvägstransporter. 14
2.2.
Andra studier under ELVIS-projektets projekttid
Längre och tyngre tåg
Vid inventeringen av tidigare genomförda studier i Hedström (2013) låg tyngdpunkten på genomförda demoförsök i Sverige. Under ELVIS-projektet, från hösten 2011 till våren 2014, genomfördes flera ”skrivbordsstudier”, Vierth & Karlsson (2012), Nelldal (2013), Fröidh (2013). Studierna behandlar i större utsträckning längre tåg, också med hänsyn till att fler projekt avseende tyngre och bredare tåg har genomförts och den största tillåtna axellasten har ökats på flera bandelar.15 De övergripande
resultaten i studierna är att användningen av längre tåg kan minska företagens transportkostnader och/eller bidra till ett bättre utnyttjande av spårkapaciteten.16 KTH har även tagit fram underlag
avseende standarder i internationella järnvägskorridorer till kontinenten.17
Trafikverkets Kapacitetsutredning (Trafikverket, 2012) och Förslag till nationell plan för transport-systemet 2014–2025 (Trafikverket, 2013) nämner användningen av längre och tyngre, bredare och högre tåg som kapacitetshöjande åtgärder utan att gå in i detalj.
Det har även genomförts studier utanför Sverige under denna period. Deutsche Bahn har gjort tekniska studier och demoförsök på olika sträckor i det tyska järnvägsnätet. Ur ett svenskt perspektiv är
sträckan mellan den dansk-tyska gränsen och rangerbangården i Hamburg Maschen särskilt intressant, då många svenska godståg går här. Sedan tidtabellsskiftet från mitten på december 2012 är det möjligt att använda upp till 835 meter långa och 2 300 ton tunga tåg på sträckan. Erfarenheter efter första halvåret var genomgående positiva, (DB Netze, 2014).18
Den internationella järnvägsunionen UIC studerar fördelarna av att använda längre och tyngre godståg i första hand i länder (som Sverige) där person- och godståg går på samma spår, (UIC, 2013).19
Trafikverket deltog i EU-projektet MARATHON (MAke RAil The HOpe for Protecting Nature) som studerar möjligheten att integrera teknik för rullande material och innovativa logistiklösningar för att kunna köra med längre, tyngre och snabbare tåg på de europeiska godskorridorerna. Projektet pågick mellan 2011 och våren 2014. 20
Inom för Interreg-projektet GreCOR (Green Corridor in the North Sea Region) gjorde Trafikverket hösten 2014 ett test med ett 730 meter långt tåg mellan kombiterminalen i Örebro och Göteborgs hamn.21
14 Technology Opportunities and Strategies toward Climate-friendly transport.
http://www.transport-research.info/web/projects/project_details.cfm?id=37987
15 Se Tabell 1.
16 För mer information se avsnitt 2.4.4 i Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014).
17 Se t.ex. Hans Boysens PM Øresund and Fehmarnbelt High Capacity Rail Corridor Standards 2013-08-11. 18 För mer information se avsnitt 2.4.4 i Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014).
19 För mer information se avsnitt 2.4.4 i Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014). 20 http://www.marathon-project.eu.
Elanvändning
Under år 2013 genomförde Trafikverket ett energieffektiviseringsprojekt bestående av två delar. Den del som avsåg energieffektiv körning genomfördes tillsammans med Hector Rail. Projektet är klart men rapporterna försenade. Vidare har ett projekt om ett ”eluppföljningsverktyg” gjorts och slutrapport väntas i april 2015.22
2.3.
Slutsatser
Näringslivet efterfrågar förutsättningar som möjliggör användningen av längre tåg (≥ 750 meter i stället för max 630 meter) och tyngre tåg (STAX 25 ton och STAX 30 ton i stället för STAX 22,5 ton). Högre metervikt (≥ 8 ton/meter i stället för 6,4 ton/meter) och bredare tåg (lastprofil C) efterfrågas också.
Sedan början på 1990-talet har infrastrukturhållare, järnvägsföretag, transportköpare och länsstyrelser genomfört olika typer av försök och utredningar avseende användningen av längre och tyngre tåg. En del infrastrukturuppgraderingar har genomförts i samband med eller i anslutning till försöken. Detta gäller särskilt höjningen av axellasterna. Idag tillåts högre axellaster och större lastprofil i Sverige än i de flesta andra europeiska länder. En stor del av det svenska järnvägsnätet har STAX 25 ton eller STAX 30 ton medan det krävs 22,5 ton på TEN-T:s stomnät från år 2030.
Beträffande tågens längd är förhållandet tvärtom, dvs. grannländerna tillåter längre tåg än Sverige. En möjlig förklaring är att uppgraderingar för tyngre och bredare tåg i många fall är avgränsade till vissa banor och/eller regionalt. Ytterligare en möjlig förklaring är att varuägare som efterfrågar stora mängder godstransporter var delaktiga i omsättningen av uppgraderingarna.
Att tågens längd och vikt är en aktuell fråga bekräftas av att flera forsknings- och utvecklingsprojekt, både före och under ELVIS-projektet både i Sverige och internationellt. De svenska forsknings- och utvecklingsprojekten behandlar frågeställningen bl. a. ur ett klimatperspektiv (KTH), ett innovations-perspektiv (KTH) och ett infrastrukturinnovations-perspektiv (Trafikverket och VTI).
Vilka maximala tåglängder och tågvikter som är samhällsekonomiskt mest lönsamma och hur infrastrukturen och regelverken avseende bromsar osv. skulle behöva anpassas har dock inte analyserats i tidigare studier.
Det faktum att de flesta svenska forsknings- och utvecklingsprojekt avser längre tåg kan förklaras av a) att förutsättningarna för tyngre och bredare tåg redan har förbättrats i större grad, b) att Sverige i dagsläget inte uppfyller kravet på en tåglängd på minst 750 meter som gäller i TEN-T-huvudnätverket från år 2030.
De intressanta sträckorna för långa tåg (över 630 m) är ofta längre (i många fall gränsöverskridande) än förbindelserna gällande tyngre tåg. Bortsett från Malmbanan avses banor med mycket persontrafik. Generellt finns fler potentiella konfliktytor på banor/bandelar med blandad trafik. Detta kan i sin tur försvåra allokeringen av tåglägen till längre godståg på kort sikt och planeringen av
infrastrukturåtgärder på längre sikt.
Frågan om hur elanvändningen inom järnvägssektorn kan effektiviseras har fått större betydelse och uppmärksamhet sedan början på 2000-talet. Då det möjliggjordes att ta ut avgifter för elanvändning tillskillnad från den tidigare schablonbaserade avgiften.
Vad gäller mätning och användning av elen har Trafikverket genomfört flera projekt för och under ELVIS-projektets tid och planerar ytterligare projekt med fokus på energieffektiv körning.
3.
Fallstudie ”SFL:s längre tåg Gävle–Malmö”
3.1.
Nuvarande förutsättningar
Tilldelning av tåglägen och begränsningar av tågens längd
I den ordinarie tilldelningsprocessen som Trafikverket ansvarar för, följer regelverk som anger begränsningar för de tåglägen som kan tilldelas på olika banor. En sådan begränsning är tågets längd.23
Maxlängd är normalt 630 meter, med ett fåtal undantag för malmtågen. Möjligheter att söka tåglägen som överstiger 630 meter finns i ad hoc-processen, men dessa är mycket begränsade bland annat beroende på vilken restkapacitet som finns. Möjligheterna att anordna tåglägen med längre tåg beror också på de tekniska begränsningar som finns, primärt med avseende på att det inte är möjligt för möten och förbigångar av längre tåg på alla driftsplatser. Den tidsförlust som detta kan medföra i form av ökade tidtabellstekniska uppehåll kan vara kostsamt – i synnerhet om det är en enkelspårig bana.
Begränsningar av tågens vikt
Tågens vikt begränsas av den största tillåtna axellasten STAX. I Sverige ligger de maximala axel-lasterna vid STAX 22,5 ton, STAX 25 ton respektive STAX 30 ton. Begränsningar finns också i form av metervikt (6,4 ton/meter är relativt vanligt) och tågens bruttovikt, dvs. för rullande materiel och last.24 Vidare begränsar lokets/lokens dragkraft den maximala tågvikten.
Avgiftssystem för el
I Sverige är det sedan början på 2000-talet möjligt att betala elen baserat på användningen, det finns dock inga krav på elmätare. År 2015 har ca 35 procent av loken elmätare med GPS installerade och ytterligare 25 procent har elmätare utan GPS. Andelen har ökat under de senaste åren; vid ELVIS-projektet start vid årsskiftet 2011/2012 var andelen 25 procent av loken elmätare med GPS installerade och ytterligare 15 procent har elmätare utan GPS. Med dessa lok är det möjligt att betala elen efter användning. Resterande 55 procent av loken har inga elmätare och betalar därmed alltid baserat på schablonen.25
3.2.
Tåglägen Gävle–Malmö
Från början var planen i ELVIS-projektet att basera försöket med längre godståg på sträckan Gävle– Malmö på ett reguljärt tågläge i tidtabellen för år 2013 (T13). Efter djupare diskussioner i projekt-gruppen gav man upp denna plan. I stället sökte järnvägsföretaget Hector Rail ett ad hoc tågläge för en lördag eftermiddag till söndag förmiddag. Detta tidsfönster trafikeras inte av många person- eller godståg, utan tidsfönstret används ofta till banarbeten. Diskussionerna startades i slutet av maj och Hector Rail fick ett tågläge lördagen den 16 juni 2012.
Ansökan drogs dock tillbaka på grund av problem i koordineringen. Flera varuägare (Scandfibre Logistics, SCA Transforest26, Stora Enso Logistics), flera järnvägsföretag (Hector Rail och Green
Cargo) och flera infrastrukturhållare (Trafikverket, Gävle godsbangård, Malmö godsbangård) var inblandade. Koordineringsbehoven hade underskattats och problemen försvårades av att man närmade sig semestertider och av att en nyckelperson bytte jobb.
Med denna erfarenhet i ryggen sökte Hector Rail efter sommarsemestrarna ett tågläge med bättre framförhållning. Hector fick ett tågläge 6–7 oktober 2012 och transporterade då Scandfibre Logistics
23 För mer information se avsnitt 2.2.2. i Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014). 24 Begränsningar finns också i form tågens bredd och höjd.
25 Björn Ållebrand, Trafikverket 2014-06-23. För mer information se avsnitt 3.1 i denna rapport och avsnitt 2.3.1
till 2.3.5 i Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014).
pappersrullar från Gävle till Malmö. Demoförsöket genomfördes med ett 730 meter långt godståg27 i
stället för maximalt 630 meter lång. De sex extra vagnarna (utöver de ordinarie 21 vagnarna) var tomma för att inte överstiga tågets maximala bruttovikt (på denna sträcka) på 2 000 ton.
Demonstrationståget stannade som planerat för ett lokförarbyte i Hallsberg och vid slutstationen i Malmö godsbangård. Själva transporten genomfördes utan komplikationer och tåget var framme i Malmö godsbangård en timme före tidtabell. Färden fick uppmärksamhet i media, bland annat tack vare att ELVIS-projektet hade tagit fram ett pressmeddelande till turen.28
Skogsindustriföretagen skulle dock ha önskat ett ännu längre tåg. Studien om åtgärder för ökad järnvägskapacitet som KTH genomförde för Utredningen om fossilfri fordonstrafik (Fröidh, O., 2013) konstaterar att 750 meter sannolikt inte är optimalt och skulle omprövas till förmån av längre godståg. I demoförsöket låg betoningen dock på genomförbarheten och dagens förutsättningar vad gäller infrastruktur och rullande materiel. En huvudanledning till att ett 730 meter långt tåg valdes är att P-bromsen29 kunde användas och det inte var nödvändigt att använda G-bromsen30.
Skogsindustriföretagen kunde flytta papperstransporterna, som annars skulle ha gått en eller flera dagar före eller efter lördagen den 6 oktober 2012. Medarbetare hos skogsindustriföretagen,
järnvägsföretagen och på bangårdarna i Gävle och Malmö förberedde och ”fixade” genomförandet av försöket. Förberedelserna gick ut på att bangårdarna inte är anpassade för att sätta ihop och splittra så pass långa tåg. Man tvingades att använda kreativa lösningar eftersom det handlade om en
specialtransport som genomfördes utanför de ordinarie arbetsrutinerna.
Enligt uppgifterna från Scandfibre och Stora Enso, utnyttjar skogsindustriföretagen idag den maximala tåglängden och tågvikten på sträckan Gävle–Malmö. Konjunkturnedgången 2008/2009 påverkade skogsprodukternas transportarbete på järnväg mycket mindre än det samlade godstransportarbetet på järnväg i Sverige. Det faktum att det samlade godstransportarbetet minskade så pass kraftigt tenderar i sin tur påverka spårkapacitetsutnyttjandet och järnvägsföretagens intäkter och lönsamhet.
ELVIS-projektets rekommendation avseende tilldelning av tåglägen
För att utnyttja infrastrukturen effektivare, föreslår ELVIS-projektet, som en temporär lösning, användningen av dedikerade kanaler för längre godståg i specifika korridorer som Hallsberg–Malmö eller Gävle–Malmö, där vissa investeringar i 750 meter långa mötesspår redan är gjorda.31
Tilldelningen av tåglägen i dessa kanaler kan ske under den ordinarie tilldelningsprocessen. Det skulle dock krävas ett åtagande av Trafikverket att fördela tåglägen flexibelt och på ett för samhället effektivt sätt.32
27 Exakt 727 meter.
28 Nyheten plockades upp av flera olika medier, bl.a.
http://www.infrastrukturnyheter.se/2012/10/forskningsprojekt-testar-tyngre-och-l-ngre-t-g, http://www.transportnet.se/iuware.aspx?pageid=4912&ssoid=159958, http://sverigesradio.se/sida/artikel.aspx?programid=99&artikel=5299988#, http://www.nyteknik.se/nyheter/fordon_motor/jarnvag/article3554788.ece, http://www.akeri.se/svensk-akeritidning/nyheter/2012/10/08/nu-provas-langre-godstag, http://www.hallekis.com/xx121008c.htm, http://www.mentoronline.se/iuware.aspx?pageid=3172&ssoid=159976, http://webfinanser.com/nyheter/2401804/forskningsprojekt-testar-tyngre-och-langre-tag/.
29 Persontåg-broms för upp till 750 m långa tåg. 30 Godståg-broms för upp till 880 m långa tåg.
31 Sträckan Gävle–Malmö har enkelspår i flera avsnitt och det skulle finnas behov att bygga om Gävle bangård.
Dessutom godsflöden i relationen Gävle-Malmö större än i relationen Hallsberg-Malmö.
Följdidé: Längre och tyngre tåg från Hallsberg
Godsstråket Hallsberg–Malmö är det viktigaste stråket för Sveriges järnvägsbundna internationella trafik. Sträckan ingår i det transeuropeiska nätverket för transporter TEN-T och i ScanMed korridoren Stockholm-Palermo33. Över 80 procent av mötesspåren och förbigångsspåren på sträckan Hallsberg–
Malmö är redan byggda för 750 m långa tåg (vilket är Sveriges standard vid ny- och ombyggnation). Söder om Hallsberg färdigställs dubbelspår successivt mot Degerön, enligt den Nationella Planen. Enligt industrirepresentanterna krävs minst dagliga tåg för att attrahera mer gods. Vissa tåg skulle kunna köra direkt till/från kontinenten och därigenom avlasta Malmö rangerbangård. Nya transport-produkter med kortare ledtider skulle kunna utvecklas för både sydgång och nordgång. Därutöver skulle Hallsberg kunna vidareutvecklas som distributionscentrum. Trafikverket har startat utredningen
Tågproduktion Hallsberg där åtgärderna placeras i kortsiktiga och mer långsiktigare åtgärder.
Hittills har Hector Rail kört ett ca 700 meter långt och ca 2 300 ton tungt tåg från Hallsberg till Malmö på uppdrag av Scandfibre Logistics. Ett modernt lok kan dra ett så pass tungt lok hela vägen men kan behöva ett påskjutslok för att klara stigningen strax efter Hallsberg. Samtliga tester visar att det inte finns tekniska problem med längre och tyngre tåg i dessa nivåer. Industrirepresentanterna framför dock att det finns organisatoriska hinder och att det behövs en gemensamt skapad tåglägeslösning mellan infrastrukturförvaltare och järnvägsföretag. Detta skulle kunna klassas som en frekvent special-transport likt den som användes vid införandet av Lastprofil C och ännu klassad som specialspecial-transport. I dagsläget ser Scandfibre stora möjligheter att kunna lösa problematiken med tåglägen för att påbörja regelbunden och växande trafik på sträckan Hallsberg – Malmö. Detta förutsatt att olika enheter, avdelningar och projekt på Trafikverket kan prata sig samman.
Flera aktörer som är intresserade av att använda längre tåg
Fler svenska och utländska aktörer är också intresserade av att köra med längre tåg på det svenska järnvägsnätet. Till exempel skulle COOP vilja använda längre tåg för att frakta livsmedel mellan Skåne och Mälardalen. Göteborgs hamn har visat intresse för att använda längre tåg för transporter till och från Hallsberg. DB Schenker och Van Dieren skulle vilja genomföra gränsöverskridande
transporter mellan Sverige och kontinenten med längre tåg, bl.a. med hänsyn till att den maximala tåglängden i Danmark och mellan den dansk-tyska gränsen och Hamburg/Maschen är 835 meter.
3.3.
Elanvändning
Uppgifter för demonstrationståget och referenståg som kördes 2012
Vad gäller mätningen av elanvändningen var vid projektets start klart att ca 25 procent av
el-användningen mäts34 med elmätare som har GPS. Efter en mödosam och tidskrävande process kunde
Trafikverket tillhandahålla data om elanvändningen och möjliga förklaringsvariabler för ca 200 (potentiella) referenståg som kördes år 2012 på samma sträcka som demonstrationståget, Gävle– Malmö, eller en del av sträckan.35 Uppgifterna kommer från olika järnvägsföretag som transporterar
olika typer av gods och/eller tomvagnar på hela sträckan eller delar av sträckan Gävle–Malmö. Cirka hälften av tågen fick sorteras bort på grund av olika orimligheter i data eller att nödvändig data av någon anledning saknades. Enbart fyra referenståg som gick hela sträckan Gävle–Malmö har information om elanvändning, tåglängd, tågvikt, passagetider och antal stopp. Nedan visas hur många
33
http://www.trafikverket.se/Foretag/Trafikera-och-transportera/Trafikera-jarnvag/Internationell-tagtrafik/ScanMed-RFC-Stockholm--Palermo/; http://uk.bane.dk/visArtikel_eng.asp?artikelID=19731
34 Detta innebär inte med automatik att elen debiteras baserade på den uppmätta användningen.
Järnvägsföretagen har möjlighet att betala elen baserade på schablonen eller baserade på användningen. Om företagen har valt betalning efter användning får de dock inte gå tillbaka till schablonmetoden.
referenståg som finns med olika uppgifter, dvs. det finns uppgifter om passagetider, antal stopp, tåglängder - vikter samt elanvändning för 77 referenståg.
Tabell 2. Information för referenståg som kördes år 2012 på sträckan Gävle–Malmö eller en del av sträckan.
Information om … Antal
referenståg
Elanvändning 106
Elanvändning tåglängder/-vikter 85
Elanvändning tåglängder/-vikter Passagetider, antal stopp
77
Trots den delvis bristande datakvaliteten analyserades de historiska data (som beskriver elanvändning, tåglängder och tågvikter samt passagetider och antalet stopp för demonstrationståget och referenstågen som kördes år 2012) som planerat.
Regressionsanalys
För att undersöka hur nettoelanvändningen per bruttotonkilometer36 påverkas av tågens dimensioner
och händelser såsom antalet stopp har vi genomfört en regressionsanalys för sträckan Mjölby–Malmö där vi har 36 kompletta observationer (35 referenståg och demonstrationståget).37 Sträckan Mjölby–
Malmö valdes eftersom det finns flest observationer för denna delsträcka. Idealt skulle vi ha velat presentera elanvändningen per transporterat ton gods, dvs. i kWh per nettotonkilometer. Detta är dock inte möjligt eftersom vi inte har information om godsets vikt (förutom för demonstrationståget). Resultaten av denna regressionsanalys tillsammans med deskriptiv statistik i form av variablernas minsta, medel och högsta värde presenteras i Tabell 3. Regressionen är skattad med OLS och
standardfelen är robusta. 60 procent av variationen i elförbrukningen per bruttotonkilometer förklaras av de ingående variablerna.
I modellen som vi skattar ingår linjära termer samt en interaktionsterm för längd och vikt eftersom vi misstänker att dessa kan samvariera för att förklara elförbrukningen. Vi har även testat kvadrattermer och en logaritmisk specifikation, vilka inte åstadkommer någon bättre modellanpassning.
36 Med nettoelanvändning avses bruttoanvändning minus återmatad el, med bruttoton avses vikten för rullande
materiel och last.
Tabell 3. Skattade resultat av påverkan på elanvändningen per bruttotonkilometer.38
Variabel Deskriptiv statistik Regressionsanalys Min Medellångt
tåg
Max Koefficient Standardfel p-värde39
Elanvändning, kWh per bruttotonkm 0,0065 0,0111 0,0175 Beroende variabel Medelhastighet, km/h 59,1 82,9 100,8 7,3*10-6 2,6*10-5 0,782 Tåglängd, meter 172 581 727 3,3*10-5 6,3*10-6 <0,001 Tågvikt, bruttoton 923 1525 2104 -2,3*10-6 2,6*10-6 0,386 Tåglängd*tågvikt -9,8*10-9 4,6*10-9 0,041 Antal tågstopp 1 1,81 5 2,8*10-4 3,3*10-4 0,411 Intercept 0,003 0,003 0,409
Innan vi tolkar effekten av längd och vikt kan vi konstatera att varken medelhastigheten eller antalet stopp har en statistiskt signifikant påverkan på elanvändningen per bruttotonkilometer. Beträffande antalet stopp uppvisar den variabeln lite variation där över hälften av de körda tågen endast gör ett stopp. Man bör också komma ihåg att det i verkligheten finns skillnader mellan planerade stopp och oplanerade stopp. Denna brist på variation leder till att eventuella effekter blir svåra att identifiera statistiskt. Också med hänsyn till den osäkra datakvaliteten måste resultatet tolkas försiktigt och vi kan inte fastslå att antalet stopp inte har någon påverkan på elanvändningen per bruttotonkilometer. 40
Vid tolkning av längd- och vikteffekten på elanvändningen är det mest intressant vad som händer om vi förlänger tåget med en vagn.41 Eftersom en interaktionsterm av längd och vikt ingår i modellen är
effekten av dessa variabler olika beroende av vilken tåglängd och tågvikt vi utgår ifrån. Vi har valt att analysera effekten för ett medeltåg på 581 meter och 1 525 ton (se Tabell 3). Resultaten i Tabell 4 indikerar att elanvändningen per bruttotonkilometer statistiskt signifikant minskar när en vagn fullastad med rundvirke hängs på medan elanvändningen per bruttotonkilometer statistiskt signifikant ökar när en tomvagn hängs på medeltåget.
Tabell 4. Effekter på elanvändningen per bruttotonkm av längd- och viktförändringar.42
Analyserad effekt Skattad effekt Standardfel p-värde
En extra vagn fullastad med rundvirke på ett
medellångt tåg (vikt)43
-3,7*10-4 1,1*10-4 0,003
En extra vagn utan gods på ett medellångt tåg (längd) 2,0*10-4 6,6*10-5 0,005
Noter: En extra tågvagn utan gods antas vara 20 meter lång och väga 20 ton. En extra tågvagn fullastad med rundvirke antas vara 20 meter lång och väga 90 ton.
Vidare visar de skattade effekternas storlek att minskningen vid en ytterligare fullastad vagn är nästan dubbelt så stor som ökningen av en extra tomvagn. Det kan tolkas som att totaleffekten av att köra en
38 Regressionen är skattad med OLS och standardfelen är robusta. 60 procent av variationen i elanvändningen
per bruttotonkilometer förklaras av de ingående variablerna.
39 Inom statistisk hypotesprövning är p-värdet sannolikheten för att erhålla en teststatistik minst så extrem som
den faktiskt observerade, givet att nollhypotesen är sann.
40 Se Carlsson, Törnquist Kraseman & Vierth (2014) för mer information.
41 En vagn används för att tydligare förstå innebörden av ett längre tåg men det är egentligen den marginella
effekten av längdvariabeln meter som vi analyserar.
42 Standardfelen är beräknade med deltametoden. 43 Medellångt tåg på 581 meter. Se Tabell 3.
extra fullastad vagn i ena riktningen och en tomvagn på tillbakavägen således är en minskning i elanvändning per bruttoton.
Brist på kvalitetssäkrade data
En viktig slutsats från ELVIS-projektet är att det i dagsläget inte finns tillräckligt med kvalitetssäkrade data för att kunna göra kvantitativa analyser. Trafikverket gjorde samma erfarenheter i projektet avseende effektiv körning som genomfördes tillsammans med Hector Rail44 och pekar på behovet av
(1) kvalitetssäkrade data, (2) en bra utvärderingsmetod från början och (3) rätt kompetens i samband av analyser av elanvändningen.45
Sekretess
En observation i samband med data om elanvändningen är att det inte råder samma öppenhet inom järnvägssektorn som t.ex. inom vägtransportsektorn, där företagen använder effektivare tekniska lösningar i marknadsföringen. Ett järnvägsföretag har t.ex. uttryckt att man ser informationen om elanvändningen som en företagshemlighet som man inte vill offentliggöra. Inom järnvägssektorn finns inte heller motsvarande ”standarder” för energiåtgång, miljöpåverkan m.m. som för de andra
trafikslagen.
3.4.
Samhällsekonomi
De officiella rekommendationerna för samhällsekonomiska analyser inom transportsektorn används konsekvent för att rangordna (större) infrastrukturåtgärder men inte för att allokera tåglägen.46
Trafikverket tillämpar samhällsekonomiska kriterier enbart om det finns motstridiga intressen kring allokeringen. Vad gäller banavgifter stödjer Trafikverket sig generellt på marginalkostnadsbaserade avgifter inklusive tåglägesavgifter för tre kapacitetsnivåer. För godstransporter är slitagekomponenten (per bruttotonkilometer) den största komponenten. Att ”trängselkomponenten” (per tågkilometer) vanligtvis är låg innebär att incitamenten att använda t.ex. ett långt tåg i stället för två korta tåg är begränsade.
För att beräkna nyttor och kostnader av användningen av längre godståg behöver olika förutsättningar för användningen av tågen beskrivas: (a) om ad hoc tåglägen eller ordinarie tåglägen förutsätts, (b) hur många tåg per år som förutsätts, och (c) om de längre tågen används (enbart) för att frakta ”det
befintliga godset” mer effektivt eller om tågen också används för att frigöra kapacitet i termer av antalet tåg. Detta frigörande av kapacitet möjliggör i son tur att gods flyttas över till den relevanta sträckan eller att persontrafiken kan utökas på sträckan.
Tre relativt översiktliga studier (Banverket (2008), Banverket m.fl. (2009), Vierth & Karlsson (2012)) kommer fram till att investeringar som möjliggör trafikeringen av 750 meter långa tåg på Södra Stambanan är samhällsekonomiskt lönsamma. Det har dock inte gjorts några skarpa kalkyler för 750 meter långa tåg eller längre tåg.
De intressanta sträckorna är ofta längre för de längre tågen (och i vissa fall gränsöverskridande) än vad de intressanta sträckorna är för de tyngre tågen. Generellt finns fler aktörer och därmed fler potentiella konfliktytor på banor/bandelar med blandad trafik. Detta kan i sin tur försvåra allokeringen av
tåglägen till längre godståg på kort sikt och planeringen av infrastrukturåtgärder på längre sikt. Enligt vår genomgång finns problem på detta område, som delvis håller på att åtgärdas.
44 Se avsnitt 2.2
45 Björn Ållebrand, Trafikverket 2014-06-23.
3.5.
Slutsatser
En central slutsats är att det är tekniskt möjligt att trafikera godståg som är längre än 630 meter men det finns organisatoriska hinder. Att köra längre tåg kräver någon form av uppoffring för systemet och dess aktörer och balansgången mellan olika för- och nackdelar är en nyckelfråga.
För att utnyttja infrastrukturen effektivare föreslår ELVIS-projektet, som en temporär lösning, användningen av dedikerade kanaler gällande tåglägen för längre godståg i specifika korridorer. Tilldelningen av tåglägen i dessa kanaler kan ske under den ordinarie tilldelningsprocessen. Det skulle dock krävas ett åtagande av Trafikverket att fördela tåglägen flexibelt och för samhället effektivt. På längre sikt och för att varuägare och järnvägsföretagen ska vara beredda att utveckla koncept som innefattar transporter av längre tåg och investera i rullande materiel, krävs dock mer långsiktiga åtaganden från infrastrukturhållaren. Flera svenska och utländska aktörer, t.ex. Scandfibre Logistics, COOP, Göteborgs Hamn, DB Schenker och Van Dieren skulle vilja genomföra nationella och/eller internationella transporter med längre tåg.
Jämförelsen av demonstrationståget och referenstågen som gick på samma sträcka år 2012 försvårades mycket av att data som beskriver referenstågen inte var lättillgängliga och delvis osäkra. En central slutsats i ELVIS-projektet är att det behövs en bättre kartläggning av nuläget för att kunna göra tillförlitliga kvantitativa analyser. Mot bakgrund av detta initierade ELVIS-projektet ett projekt som inventerar Trafikverkets databaser på området. Se kapitel 6.
Det är uppenbart att topografin påverkar elanvändningen per bruttotonkilometer. För att undersöka hur användningen påverkas av tågens dimensioner, medelhastighet och antalet stopp har en regressions-analys för 36 tåg på sträckan Mjölby–Malmö genomförts. Varken medelhastigheten eller antalet stopp har en statistiskt signifikant påverkan på elanvändningen per bruttotonkilometer. Resultaten visar att elanvändningen per bruttotonkilometer statistiskt signifikant ökar när en täckt tomvagn hängs på medan elanvändningen per bruttotonkilometer statistiskt signifikant minskar när en fullastad vagn hängs på.
4.
Fallstudie ”SCA:s längre tåg Holmsund-Skövde-Holmsund
47Detta kapitel analyserar elanvändningen för SCA:s godståg, körda av Hector Rail, på sträckan Holmsund–Ånge och Ånge–Holmsund under 2014. Syftet är att försöka få mer information om vilka faktorer som påverkar elanvändningen. Jämfört med de övriga fallstudierna utmärker sig denna genom att ha något fler användbara observationer (133 stycken vilket är knappt hälften av de turer som gjorts under året) samt data om antalet tomvagnar och väderförhållanden.
Den undersökta sträckan är en delsträcka på SCA:s rutt mellan Holmsund, strax söder om Umeå, och Skövde. I södergående riktning fraktar tågen kraftlinerrullar tillverkade i pappersbruken i Obbola och Munksund. I norrgående riktning är tågen lastade med returpapper. Tåget är alltså lastat i båda riktningarna, men med tyngre last på södergående tåg. I Ånge byter tåget lok och eftersom de loken som används söder om Ånge generellt saknar fungerande elmätare har analysen begränsats till sträckan norr om Ånge. Tåget går från Holmsund via Umeå, Vännäs och Stambanan genom övre Norrland innan det anländer till Ånge. Sträckan Holmsund–Ånge är 417 kilometer – nästan uteslutande på enkelspår – och tar i genomsnitt 6 timmar och 27 minuter.
Det finns ett antal olika lok och lokmodeller som används på sträckan. Analysen har begränsats av att det enbart är lok av modell 142 som har fungerande elmätare. Observationer för andra lokmodeller som 141, 241, 242 har därför exkluderats ur studien. Nio olika lok av modell 142 förekommer i studien men 142001, 142002 och 142003 används mer frekvent än de övriga loken. Modell 142 är ett Österrikiskt lok byggt mellan 1969 och 1977 av SGP. Loken i fråga har ingen återmatning till elnätet, nettoförbrukningen är därmed identisk med bruttoförbrukningen. Normalt används två lok på sträckan Holmsund–Ånge. Några enstaka turer körs med ett ensamt 142 lok på grund av tekniska problem, då är också antalet vagnar betydligt färre.
4.1.
Data
Data kommer från ett antal olika källor och dess tillförlitlighet är bitvis problematisk vilket resulterat i att fallstudiens omfång begränsats. Information om tågen har huvudsakligen hämtats från två data-material från SCA/Hector Rail, SCA 1 och SCA 2. SCA 1 innehåller information om: datum, tågnummer, loknummer och antal aktiva och passiva lok, antal vagnar, antal tomvagnar, avgångs-station och ankomstavgångs-station. För samtliga lok, vagnar och totalt för hela tåget finns följande variabler: längd, lastvikt, tomvikt, totalvikt.
Information om avgångstid och ankomsttid saknas i SCA 1 vilket behövs för att kunna synkronisera med elmätningsdata. SCA 1 saknar information om vilka lok som använts specifikt på delsträckan Holmsund–Ånge. Lokdata i SCA 1 syftar på de lok som använts mellan Ånge–Skövde och är alltså inte relevant med avgränsningen till sträckan Holmsund–Ånge.
För att få information om avgångs- och ankomsttider; loknummer på delsträckan Holmsund–Ånge samt restiden används SCA 2. SCA 2 innehåller information om: avgångstid och ankomsttid för start- och slutstationer samt några stationer längs vägen; tågnummer, loknummer på delsträckorna, sträckans längd.
Tyvärr har vi inte information om vem som varit lokförare och inte heller hur många planerade och oplanerade stopp tåget gjort längs vägen, vilket kan tänkas vara betydelsefullt. Eftersom vissa lok saknade fungerande GPS-enheter har någon ansats med positionsdata inte använts.
Elmätningsdata är framtaget av Björn Ållebrand på Trafikverket och anger hur mycket el respektive lok förbrukat i femminutersintervall. Som tidigare framgått finns det bara pålitliga elmätare på modell 142, men även för 142 finns det brister. Ibland är mätarna antingen avstängda eller trasiga; en trasig mätare på lok 142001 gjorde alla observationer under drygt en månad obrukbara. Med undantag för
det stora avbrottet är bortfallet mer sporadiskt. Det finns observationer som ger upphov till frågetecken gällande statistikens pålitlighet, det förekommer bland annat att elanvändningen upphör en timma eller två innan ankomsttiden. Om det beror på fel i elmätningen, felaktigt angiven ankomsttid eller om det finns någon annan okänd rationell förklaring är oklart. I en hypotetisk situation där alla lok haft fungerade elmätare hade det funnits drygt dubbelt så många användbara observationer, samt fördelen att hela sträckan från Holmsund till Skövde hade kunnat användas, vilket hade resulterat i mer pålitligt resultat i regressionerna.
Information om väderförhållande har hämtats från SMHI:s öppna databas. Det inkluderar vindstyrka, vindriktning, temperatur och nederbörd. Syftet är att ge en enkel kontroll av om väderförhållande påverkar elanvändningen. För att förenkla datainsamlingen används mätdata från väderstationer som ligger ungefär mitt emellan Holmsund och Ånge längs järnvägen. För temperatur och nederbörd används väderstationen i Forse i Sollefteå kommun. För temperatur används dygnsgenomsnittet och för nederbörd används den totala nederbörden under dygnet. Vind mäts i Hemling, några mil norr om Örnsköldsviks tätort. Anledningen till att olika orter används är att det inte finns någon vindmätare i Forse. Det hade varit bättre om väderförhållanden hade kunnat mätas direkt på tåget eftersom förhållandena ändrar sig över tid och plats, eller om fler mätstationer funnits längs spåret.
Opera har använts för att kontrollera avvikande observationer i SCA 1 och SCA 2. Oftast handlar avvikelser om att tåget tagit en annan väg än via Ånge eller att information om turen saknas i SCA 2. Komplettering i Opera har tillfört fyra observationer som annars vore obrukbara. Varför vissa observationer saknas i Opera och SCA 2 är fortfarande oklart.
4.2.
Variabler
El – Beroende variabel. Summan av elanvändningen för de lok som använts på respektive tur mellan
Holmsund–Ånge. Mäts i kilowattimmar (kWh). Histogrammen i Figur 1 slutet av denna sektion visar hur variablerna är fördelande.
Vikt – Tågets vikt bör vara en av de mest betydelsefulla variablerna, vilket ges av grundläggande
fysikaliska samband. Vikten går att delas in i tågets tomvikt (lok och vagnar), lastens vikt och total vikt (lok, vagnar och last). Vikten ska ha ett positivt samband med elanvändning, det intressanta i sammanhanget är om det finns någon skalfördel med tyngre tåg.
Vagnar – Antalet vagnar är starkt korrelerat med tågets vikt och längd och därmed elanvändning,
speciellt eftersom lastens vikt har en mycket liten variation i detta fall. Det är bara typ av last (södergående eller norrgående) och antalet tomvagnar som gör att korrelationen inte är nästintill hundraprocentig. På grund av den starka korrelationen är det olämpligt att inkludera både vikt och vagnar i samma regression. Vagnar kan delas upp i lastade vagnar, olastade vagnar och inte arbetande lok. En tomvagn väger ca 31 ton. Lasten väger ca 56 ton per vagn i södergående riktning (kraftliner-rullar) och ca 32 ton i norrgående riktning (returfiber). Ett lok väger ca 84 ton. Inte arbetande lok räknas som vagnar och arbetande lok räknas inte som vagnar. Precis som med vikt är det intressant att se om det finns några skalfördelar med längre tåg. En annan intressanta frågeställningar är om lastade vagnar och tomvagnar påverkar elanvändningen i proportion till sin vikt.
Längd – Tågets längd är starkt korrelerat med antalet vagnar. En vagn är normalt 19,6 meter och ett
lok är normalt några meter kortare beroende på modell.
Syd – Dummyvariabel, lika med ett när tåget går söderut. Ska fånga upp systematiska skillnader
mellan norr- och södergående tåg.
Restid – Testar om restiden har någon påverkan på elkonsumtion. Eftersom sträckan är konstant
(417km) mäter restiden samma sak som medelhastighet. En kort körtid kan tyda på en hög hastighet vilket kan vara elkrävande. En kort körtid kan också tyda på att det varit få stopp längs vägen vilket
sparar el. Med möjliga kausala mekanismer i båda riktningarna är variabeln svårtolkad. Tyvärr finns inte information för att mäta antalet stopp och hastighet separat.
Lok – Dummyvariabler för respektive lok, totalt nio stycken. Testar för om något lok är mer eller
mindre effektivt än något annat.
Vind – Mäter vindstyrka i meter per sekund när det är medvind eller motvind, annars är värdet noll.
Motvind negativt värde, medvind positivt. Därmed bör sambandet med elanvändning vara negativt eftersom elanvändningen borde minska med medvind på grund av ett mindre luftmotstånd. Eftersom sträckan Holmsund–Ånge huvudsakligen är sydvästlig, räknas vindar från 1–90 grader som medvind och 180–270 grader som motvind för södergående tåg. Motsatt förhållande gäller för norrgående tåg.
Temperatur – Mäter genomsnittlig dygnstemperatur. Oklart vilken påverkan temperatur kan förväntas
ha.
Nederbörd – Den totala mängden regn eller snö under dagen mätt i millimeter. Om det finns något
